(57)【要約】【課題】廃石膏ボード等から得られる石膏−紙接合体を燃焼処理するにあたり、有害なガスであるＳＯｘ等の排ガスの発生がなく燃焼処理が可能となり、更に、セメント製造設備の燃料および原料として使用できる石膏−紙接合体の処理方法を提供する。【解決手段】石膏−紙接合体を苛性ソーダ水溶液と反応せしめて、石膏を消石灰に変換して消石灰−紙接合体とした後、前記消石灰−紙接合体を燃焼炉で処理することを特徴とする石膏−紙接合体の処理方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
石膏−紙接合体を苛性ソーダ水溶液と反応せしめて、石膏を消石灰に変換して消石灰−紙接合体とした後、前記消石灰−紙接合体を燃焼炉で処理することを特徴とする石膏−紙接合体の処理方法。
【請求項２】
前記燃焼炉がセメント製造設備であることを特徴とする請求項１記載の石膏−紙接合体の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石膏−紙接合体の新規な処理方法に関する。詳しくは、廃石膏ボード等からなる石膏−紙接合体を無害化して処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石膏−紙接合体である廃石膏ボードの発生量は、年間約１５０万ｔであり、この内、約５０万ｔは生産時や家屋等の新築内装工事の端材で、石膏ボードメーカーがリサイクルを行っている。しかし、残りの約１００万ｔが、家屋等の建造物の改装・解体工事で排出され、埋立処分されている。廃石膏ボードの発生量は年々増加する傾向にあり、埋立地の不足、環境負荷の点から廃石膏ボードの有効な処理方法が求められている。
【０００３】
これまで、廃石膏ボードの処理方法としては、石膏成分を再利用する観点から、大まかに当て紙を剥離した後、破砕して、紙が付着したままの破砕片をロータリーキルン型焼却炉で焼却することにより、無水の石膏を回収する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、廃石膏ボードから、紙と石膏成分を分離して、石膏成分を無水物とすることなく再利用可能なものとし、分離した紙を有効利用する方法も提案されている（特許文献２、特許文献３参照）。例えば、特許文献２には、分離した紙を固形燃料として使用する方法が記載されており、また、特許文献３には、分離した紙をセメント焼成炉で焼却する方法が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８６５５２号公報
【特許文献２】特開２００１−９４３４号公報
【特許文献３】特開２００３−２７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では紙が付着した石膏成分を、特許文献２、３では石膏成分が付着している紙を燃焼処理するため、セメント焼成炉のような高温で燃焼処理する場合には、石膏成分が分解して硫黄酸化物（以下、ＳＯｘとする）等が多量に発生するおそれがあり、改善の余地があった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、廃石膏ボード等の石膏と紙とが接合している石膏−紙接合体を処理する際に、燃焼処理を行ってもＳＯｘ等の排ガスの発生がなく、有効に処理できる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、石膏−紙接合体を苛性ソーダ水溶液で処理したものを燃焼処理することにより、上記目的を達成することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、本発明は、石膏−紙接合体を苛性ソーダ水溶液と反応せしめて、石膏を消石灰に変換して消石灰−紙接合体とした後、前記消石灰−紙接合体を燃焼炉で処理することを特徴とする石膏−紙接合体の処理方法である。
【００１０】
また、本発明は、前記石膏−紙接合体の処理方法において、燃焼炉がセメント製造設備であることを特徴とする処理方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、石膏成分を消石灰に変換して消石灰−紙接合体とした後、燃焼処理するため、ＳＯｘ等の排ガスの発生がなく、処理することが可能となる。
【００１２】
更に、前記消石灰−紙接合体をセメント製造設備で燃焼することにより、大量の消石灰−紙接合体を処理することが可能となるだけではなく、該消石灰−紙接合体の消石灰成分をセメントの原料に使用することができ、更に、紙の部分は、燃料として使用することができるため、廃棄物を生じることなく処理することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、石膏−紙接合体を苛性ソーダ水溶液と反応せしめて石膏成分を消石灰に変換して消石灰−紙接合体として、燃焼処理を行うものである。
【００１４】
本発明において、石膏−紙接合体は、特に制限されるものではなく、廃石膏ボード等から得られるものである。具体的に前記石膏−紙接合体は、石膏ボードの生産工程および建築現場の施行工程で発生する端材、残材からなる廃石膏ボード、改装・解体工事で建築廃材として発生する廃石膏ボード等から得られるものである。
【００１５】
本発明において、前記石膏−紙接合体と苛性ソーダ水溶液との反応を効率良く行うためには、廃石膏ボードからなる石膏−紙接合体を破砕して使用することが好ましい。かかる破砕の程度は、特に制限されるものではないが、平均粒子径０．１〜５０ｍｍ、好ましくは１〜１０ｍｍである。
【００１６】
本発明において、前記石膏−紙接合体は、原紙と石膏が分離されていない廃石膏ボードであってもよいし、廃石膏ボードから分離された石膏付き原紙であってもよい。
【００１７】
本発明において、前記石膏−紙接合体が、原紙と石膏が分離されていない廃石膏ボードである場合には、公知の破砕機により、分離操作を含むことなく単に廃石膏ボードを破砕したものであることが好ましい。
【００１８】
本発明において、廃石膏ボードから分離された石膏付きの原紙である石膏−紙接合体を得る方法は、公知の方法が特に制限なく採用することができる。具体的には、特開平１０−２８６５５３号に示されるように、廃石膏ボードを破砕して、石膏ボード本体から当て紙を大まかに剥離した後、所定のメッシュサイズの篩を組み合わせ比較的大きな石膏−紙接合体を回収し、細かな石膏−紙接合体は所定の風量で送風することにより回収する方法、特開２０００−２５４５３１号に示されるように、廃石膏ボードを突条の付いたロール式破壊機に通し、脆い石膏基盤を破砕して、石膏−紙接合体を得る方法等が挙げられる。尚、特開平１０−２８６５５３号に記載されている廃石膏ボードを破砕して石膏−紙接合体を得る場合には、破砕割合や送風量を調整することによって、好ましい粒径の石膏−紙接合体とすることもできる。また、当然のことながら、大まかに剥離された当て紙に石膏が付着しているものも、本発明の方法により処理することができる。一方、特開２０００−２５４５３１号に記載されている廃石膏ボードから原紙を分離する方法では、得られた石膏−紙接合体を公知の方法により破砕して、好ましい粒径の石膏−紙接合体とすることができる。
【００１９】
本発明において、苛性ソーダ水溶液は、工業的に入手可能なものが特に制限なく使用することができる。具体的には、石膏成分との反応性、使用する供給水量、生成する硫酸ナトリウムの濃度を勘案すると、０．１〜７０質量％、特に２０〜５０質量％の濃度であるものを使用することが好ましく、一般には、３０〜４８質量％程度の濃度の苛性ソーダ水溶液を水によって希釈することにより得ることができる。また、使用する量も特に制限されるものではなく、石膏−紙接合体の石膏成分が、消石灰に変換し得るに十分な量を使用してやればよい。具体的には、石膏−紙接合体の少量をサンプリングして石膏の含有量を調べ、石膏１モル部に対して、苛性ソーダが２．０〜３．０モル部、好ましくは２．０〜２．２モル部となるように使用してやればよい。
【００２０】
本発明において、前記石膏−紙接合体と苛性ソーダ水溶液とを反応させる方法は、特に制限されるものではなく、撹拌機付きの反応槽内で混合する方法、配管内で混合機を使用して混合する方法、高圧プランジャーポンプで処理流体をノズルから噴射させ、さらに固定板にたたきつける方法の加圧ノズル式撹拌機等が挙げられる。
【００２１】
本発明において、前記石膏−紙接合体と苛性ソーダ水溶液と反応させる反応時間は、苛性ソーダ水溶液の濃度、石膏−紙接合体の粒径、石膏成分の量などにもよるが、５〜６０分が好適であり、また、反応温度は１０〜４０℃が好適であり、更に、反応時の圧力は、常圧で行うことが好ましい。
【００２２】
本発明において、前記石膏−紙接合体と苛性ソーダ水溶液との反応により得られる消石灰−紙接合体は、水溶液中で消石灰の沈殿物と消石灰−紙接合体とに分離した状態で存在するが、前記消石灰の沈殿物の全量を含むものものであってもよいし、前記消石灰の沈殿物の一部または全部を除去したものであってもよい。消石灰−紙接合体が、消石灰の沈殿物の全量を含むものであるか、一部または全部の消石灰の沈殿物を除去したものであるかは、生成する消石灰の沈殿物の量で適宜選択してやればよいが、操作性を考慮すると、消石灰−紙接合体は、消石灰の沈殿物の全量を含むものであることが好ましい。
【００２３】
本発明において、前記消石灰−紙接合体を燃焼炉で処理するには、液相部と分離した後、分離した消石灰−紙接合体を洗浄し、洗浄した消石灰−紙接合体を乾燥することが好ましい。
【００２４】
まず、液相部と消石灰−紙接合体とを分離するには、前記の通り、操作性を考慮すると、消石灰の沈殿物を含む消石灰−紙接合体と液相部を分離することが好ましく、ろ過により分離することが好ましい。この時、消石灰の沈殿物の平均粒径は、１〜１０μｍ程度の極めて微細な沈殿物であるため、かかる沈殿物に適したろ過が選択される。即ち、消石灰の沈殿物を含む消石灰−紙接合体と液相とをロータリースクリーン、ドラムフィルター、ディスクフィルター、ヌッチェフィルター、フィルタープレス、スクリュウプレス、チューブプレス等のろ過器や、スクリュウデカンター、スクリーンデカンター等の遠心分離機により分離する方法を採用することができる。尚、前記のろ過によって、ろ液として得られる硫酸ナトリウム水溶液については、硫酸ナトリウムを結晶化させることによって、高純度の硫酸ナトリウムを得ることができる。
【００２５】
次いで、ろ過により得られた消石灰−紙接合体を水により洗浄することが好ましい。水により洗浄することにより、ろ過した消石灰−紙接合体に残留する硫酸ナトリウムを低減させることができる。前記水による洗浄は、消石灰−紙接合体を燃焼処理する燃焼炉の性能によってもことなるが、燃焼時にＳＯｘ発生の原因となる硫酸ナトリウム中のＳ量が、消石灰−紙接合体乾燥質量に対し１％以下となるように洗浄を実施することが好ましい。ろ過により得られた消石灰−紙接合体１質量部に対して１質量部の水で洗浄すればＳ量は容易に１％以下とすることができる。なお、ろ過により得られた消石灰−紙接合体１質量部に対して５質量部以上の水で洗浄すれば、Ｓ量は１０ｐｐｍ以下に低減させることができるが、Ｓ量が１％以下であれば、セメント製造設備で多量に処理を行った場合でも、生成するセメントクリンカー中に含有する硫黄分として処理でき、大気中にＳＯｘとして放出されることなく処理することが可能である。
【００２６】
更に、前記水により洗浄した消石灰−紙接合体を乾燥することにより、燃焼炉で処理する消石灰−紙接合体を得ることができる。乾燥する方法は、特に制限されるものではなく、通常の乾燥機を使用することができる。また、乾燥後の消石灰−紙接合体の大きさは、特に制限されるものではなく、処理する燃焼炉により適宜調整してやればよい。
【００２７】
本発明において、消石灰−紙接合体を処理する燃焼炉は、特に制限されるものではなく、通常の燃焼炉を使用することができる。具体的な燃焼炉を例示すれば、一般のゴミ焼却炉、セメント製造設備等が挙げられる。中でも、セメント製造設備は、大量の前記消石灰−紙接合体を処理できるだけではなく、消石灰−紙接合体をセメント製造の原燃料とすることができるため好ましい。つまり、セメント製造設備の燃焼炉で前記消石灰−紙接合体を処理することにより、消石灰成分はセメントの原料として使用することができ、更に、紙の部分は燃料として使用することができるため、灰分を生じることなく有効に利用することができる。セメント製造設備において、消石灰−紙接合体が投入される場所は特に制限されるものではなく、原料ドライヤー、原料ミル、ロータリーキルンや仮焼炉等で処理することができる。また、ロータリーキルンにおいては、窯前、窯尻の何れからでも前記消石灰−紙接合体を投入し、処理することができる。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明を更に具体的に説明するため、実施例を示すが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００２９】
実施例１
廃石膏ボードから分離された石膏付き原紙、いわゆる石膏−紙接合体（石膏量５０質量％）１質量部に１０質量部の水を加え、これを鉄製ボールミルで３０分間粉砕を行いスラリー化した。このスラリーを反応槽に移し、５０質量部％苛性ソーダ水溶液を石膏１．０モル部に対して２．２モル部混合し、３０分間攪拌を行った。その後、真空ろ過により固液分離を行い、消石灰−紙接合体ケーキを得た。該ケーキ１質量部に対して１質量部の水で洗浄を行った。
【００３０】
該消石灰−紙接合体ケーキ中の残存Ｓ濃度は、該ケーキ乾燥質量に対して０．２質量％であった。本方法では、Ｓ成分は硫酸ナトリウム成分に化学変化し、水に溶解するため、少量の洗浄水で固形分からの分離が容易である。
【００３１】
このようにして得られた消石灰−紙接合体１００ｇを、セメントキルンでの燃焼温度とほぼ同じ１４５０℃にて燃焼させ、発生するガス成分を検知管で分析したところ、二酸化硫黄濃度は０．１ｐｐｍ以下の検出限界以下であった。これにより、前記消石灰−紙接合体をセメント製造設備に連続投入しても問題ないレベルであることを確認した。
【００３２】
比較例１
廃石膏ボードから分離された石膏付き原紙、いわゆる石膏−紙接合体（石膏量５０質量％）１質量部に１０質量部の水を加え、これを鉄製ボールミルで１２０分間粉砕を行いスラリー化した。このスラリー中から微粉砕された石膏を分離するために＃９０μｍのふるいを行った。得られた９０μｍ以上の石膏−紙接合体ケーキ質量に対して１０重量部の水で洗浄しながら更にふるいを行った。該石膏−紙接合体ケーキ中の残存Ｓ濃度は、該石膏−紙接合体乾燥質量に対して５質量％であった。本方法では紙とＳ含有成分である石膏成分がともに固体であるため、分離が非常に困難であった。
【００３３】
このように、石膏−紙接合体は、苛性ソーダ水溶液で処理しないと石膏と紙を分離することはできなかった。前記処理をした石膏−紙接合体１００ｇを実施例１と同じ条件で燃焼させ、発生するガス成分を分析したところ、二酸化硫黄濃度は３ｐｐｍであり、前記処理をした石膏−紙接合体をセメント製造設備に投入した場合、該設備に悪影響を与え、ＳＯｘを排出する可能性があることが分かった。